Роторный корабль

Роторный корабль — это тип корабля, разработанный для использования эффекта Магнуса для движения . Корабль приводится в движение, по крайней мере частично, большими вертикальными роторами с силовой установкой , иногда называемыми роторными парусами . Немецкий инженер Антон Флеттнер был первым, кто построил корабль, который попытался использовать эту силу для движения. «Идея сработала, но генерируемая движущая сила была меньше, чем могла бы генерировать двигатель, если бы он был подключен к стандартному морскому винту». ^[1]

Корабли, использующие этот тип ротора, иногда называют кораблями Флеттнера . ^[2]

Эффект Магнуса — это сила, действующая на вращающееся тело в движущемся воздушном потоке, которая создает силу, перпендикулярную как направлению воздушного потока, так и оси ротора.

Ротор или корабль Флеттнера спроектированы для использования эффекта Магнуса для движения. ^[3] Эффект Магнуса вызывается вращающимся телом в движущемся воздушном потоке или движущимся телом, которое вращается (например, мяч), которое тянет воздух к одной стороне объекта, используя поверхностное трение, создавая разницу в давлении воздуха с одной стороны на другую. Это вызывает боковую силу на объекте, заставляя вращающееся тело двигаться к стороне низкого давления, где сопротивление наименьшее. На корабле эта боковая сила встречает сопротивление корпуса, и компонент этой силы может быть использован для движения корабля вперед, при условии, что направление корабля, как правило, находится в зоне низкого давления. Ротор Магнуса, используемый для движения корабля, называется роторным парусом и устанавливается так, чтобы его ось была вертикальной. Когда ветер дует сбоку, эффект Магнуса создает прямую тягу. Наиболее распространенной формой роторного паруса является ротор Флеттнера . ^{[4] [ проверка не пройдена ]} Ветер не приводит в действие ротор, который вращается собственным источником энергии.

Благодаря распределению сил роторное судно может плыть ближе к ветру, чем обычное парусное судно. Другие преимущества включают простоту управления с защищенных навигационных станций и отсутствие необходимости в закрутке в штормовую погоду. ^[4]

Если судно меняет галс так, что ветер дует с другой стороны, направление вращения должно быть изменено на противоположное; в противном случае судно будет двигаться назад. ^[4]

Парусные суда, включая роторные суда, часто также имеют небольшой обычный гребной винт, чтобы обеспечить легкость маневрирования и движения вперед на малых скоростях и когда ветер не дует или ротор остановлен. В гибридном роторном судне гребной винт является основным источником движения, в то время как ротор служит для его разгрузки и, таким образом, увеличивает общую экономию топлива. ^[4] Сообщается, что роторные паруса обеспечивают экономию топлива на 5-20%. ^[5]

Немецкий инженер Антон Флеттнер был первым, кто построил корабль, который пытался использовать эффект Магнуса для движения. ^{[6] [7]}

При содействии Альберта Беца , Якоба Акерета и Людвига Прандтля Флеттнер построил экспериментальное роторное судно; в октябре 1924 года Germaniawerft завершила строительство большого двухроторного судна под названием Buckau . ^[8] Судно представляло собой переоборудованную шхуну , на которой были установлены два цилиндра (или ротора) высотой около 15 метров (50 футов) и диаметром 3 метра (10 футов), приводимые в движение электрической двигательной установкой мощностью 50 л. с. (37 кВт). ^{[ необходима цитата ]}

Buckau отплыл из Данцига в Шотландию через Северное море в феврале 1925 года. ^[9] Судно могло лавировать ( идти против ветра) при 20–30 градусах, ^[8] поэтому роторы не вызывали беспокойства в штормовую погоду. ^{[ требуется ссылка ]} Судно было переименовано в Баден-Баден в честь немецкого курортного города и 31 марта 1926 года отплыло в Нью-Йорк через Южную Америку, прибыв в гавань Нью-Йорка 9 мая. ^[10]

Некоторые источники утверждают, что судно оказалось неэффективным в этих плаваниях, поскольку мощность, потребляемая вращением 15-метровых барабанов, была несоразмерна тяговому эффекту по сравнению с обычными винтами. ^[11]

Эта точка зрения контрастирует с другими, которые утверждают: «Благодаря впечатляющим характеристикам Buckau был введен в эксплуатацию для перевозки насыпных грузов через Северную Атлантику и Балтийское море (Seufert & Seufert, 1983). 31 марта 1926 года Buckau , теперь переименованный в Baden-Baden , отплыл в Нью-Йорк через Южную Америку; на путешествие длиной 6200 морских миль через Атлантику было потрачено всего 12 тонн мазута по сравнению с 45 тоннами для моторного судна того же размера без роторов (Nuttall & John, 2016), и судно прибыло в гавань Нью-Йорка 9 мая (History of Flettner Rotor, nd)». ^[12]

Последняя оценка представляется более точной, поскольку результатом эксперимента в Букау стала разработка следующего роторного корабля — « Барбары» .

В 1926 году на верфи AG Weser в Бремене было построено более крупное судно с тремя роторами — Barbara . ^[13] Оно надежно работало «как обычное грузовое судно в Средиземном море между 1926 и 1929 годами. К 1928 году Флеттнер получил заказы на шесть новых судов класса Barbara. Однако... произошел глобальный экономический крах, вызвавший снижение потребительской уверенности в покупке. В дополнение к этому, судовое дизельное топливо (MDO) и соответствующая технология двигателей, необходимая для его использования, стали легкодоступными и дешевыми (Nuttall & John, 2016). Цены на топливо на тот момент означали, что любая экономия, достигнутая за счет ротора, была слишком мала для судоходных компаний, чтобы рассматривать инвестиции из-за длительного периода окупаемости». ^[12]

Интерес к роторным парусам возродился в 1980-х годах как способу повышения топливной эффективности судна с обычным двигателем. Было подсчитано, что около 20 000 судов могли бы извлечь выгоду из этой технологии. ^[14]

Компания Enercon спустила на воду гибридное роторное судно E-Ship 1 2 августа 2008 года. С 2010 года оно используется для транспортировки турбинной продукции компании и другого оборудования. ^{[15] [16]} Enercon заявляет об «экономии эксплуатационного топлива до 25% по сравнению с обычными грузовыми судами того же размера». ^[17]

Университет Фленсбурга разрабатывает катамаран Фленсбург или Uni-Cat Flensburg , катамаран с роторным приводом . ^[18]

В 2007 году Стивен Х. Солтер и Джон Лэтэм предложили построить 1500 роботизированных роторных кораблей для смягчения глобального потепления . Корабли будут распылять морскую воду в воздух для улучшения отражательной способности облаков . ^{[19] [20]} Прототип роторного корабля был испытан в рамках проекта Discovery Project Earth . Роторы были изготовлены из углеродного волокна и прикреплены к модернизированному тримарану и обеспечивали устойчивое движение судна по воде со скоростью шесть узлов. ^{[ необходима ссылка ]}

В 2009 году Wärtsilä предложила круизный паром , который будет использовать роторы Flettner в качестве средства снижения расхода топлива. Финский паромный оператор Viking Line принял эту идею, и MS Viking Grace был построен в 2011–2012 годах, изначально без роторов. ^[21] Роторная система была модернизирована в 2018 году. ^[22]

В 2014 и 2015 годах компания Norsepower установила двухроторные паруса на судне RoRo M/V Estraden финской судоходной компании Bore . ^{[23] [24] [25]} В мае 2018 года грузовое судно Fehn Pollux, построенное в 1996 году немецкой компанией Fehn Shipmanagement ( Leer ), было оснащено 18-метровым ротором Флеттнера типа EcoFlettner спереди. ^[26]

В 2018 году Norsepower развернула роторные паруса совместно с крупнейшей в мире судоходной компанией Maersk . Maersk Pelican , танкер класса LR2, был оснащен двумя роторными парусами Norsepower. ^{[27] [28]}

На сухогрузе MV Afros (IMO 9746803) в течение года эксплуатировались четыре подвижных ротора с положительными результатами. ^{[29] [30] [31] [32]}

В 2021 году компания Norsepower установила пять наклонных роторных парусов на судне-перевозчике железной руды, эксплуатируемом компанией Vale; наклонная конструкция была предназначена для маневрирования под мостами. ^{[5] [33]}

Scandlines эксплуатирует два гибридных парома с роторным парусом: M/F Копенгаген и M/F Берлин. ^[34]

В октябре 2023 года компания Airbus объявила, что заказала шесть судов с роторами Флеттнера, которые будут введены в эксплуатацию в 2026 году для транспортировки секций самолетов на сборочную линию в США. ^[35]

• Альциона
• Роторная бомба Флеттнера
• Крыло ротора
• Турбопарус
• Ветряная мельница
• Вингсейл

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Роторные корабли» .

• Статья Центра изучения технологий
• Фотография Баден-Бадена в гавани Нью-Йорка.
• Пробный роторный парус Norsepower на ролкере
• Видеоролик о работе роторного паруса на борту Viking Grace
• Вклад пропульсивной мощности воздушного змея и ротора Флеттнера на выбранных судоходных маршрутах